JP3142781U - サンドブラスター - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な小型化及び低廉化を実現し、その用途を拡大するサンドブラスターを提供する。
【解決手段】サンドブラスターは、外部ノズル３０と、これに圧縮空気と加工用粒体６０との混合流体を供給するための混合流体供給部材２０とを備える。混合流体供給部材２０は、単一の筒状部材からなり、ノズル装着部２８と、混合室２６と、内部ノズル部２４と、圧縮空気導入部２２とを一体に有する。内部ノズル部２４の前端２４ａは混合室２６内で加工用粒体導入口２７の後端よりも前方に突出し、この内部ノズル部２４から外部ノズル３０への圧縮空気の吹き込みによる負圧でその圧縮空気に混合室２６内で加工用粒体６０が混入する。
【選択図】図３

Description

本考案は、ガラス、金属、木材、プラスチック、セラミックス、ジーンズをはじめとする衣類等からなる被加工物に対して圧縮空気と砂等の加工用粒体との混合流体を吹付けることにより当該被加工物を除去加工するためのサンドブラスターに関するものである。

従来、前記のようなサンドブラスターとして、例えば図７に示されるような、いわゆるサイフォン式のものが知られている（特許文献１）。

この図に示されるサンドブラスター１００は、ボディ１１０と、このボディ１１０に装着される空気噴射管１２０及びメインノズル１３０とを備える。前記空気噴射管１２０は、空気供給管１２２に接続され、この空気供給管１２２から供給される圧縮空気を前記メインノズル１３０の噴出孔１３２に吹き込む。前記ボディ１１０は、前記空気噴射管１２０の周囲を取り巻く混合室１１２を囲むとともに、当該空気噴射管１２０の側方の位置から斜め後方に分岐する研磨材導入部１１４を有し、この研磨材導入部１１４に研磨材供給管１１６が接続される。

このサンドブラスター１００において、前記空気噴射管１２０から前記メインノズル１３０の噴出孔１３２に向けて圧縮空気が吹き込まれると、その周囲の混合室１１２内に負圧が発生する。この負圧は、前記研磨材供給管１１６から前記研磨材導入部１１４を通じて前記混合室１１２内に砂等の研磨材を引き込み、これを前記圧縮空気に合流させる。その結果、前記メインノズル１３０から図略の被加工物に向けて高圧の加工用流体（すなわち前記研磨材と前記圧縮空気の混合流体）が吹付けられる。
特開平８−２６７３６０号公報

前記のような従来のサイフォン式サンドブラスターでは、その小型化及び低廉化に著しい限界があり、よってその用途も限られたものとなっている。

具体的に、図７に示されるサンドブラスター１００は、メインノズル１３０に圧縮空気を吹込むための空気噴射管１２０と、この空気噴射管１２０との間に混合室１１２を形成するように当該空気噴射管１２０を囲むボディ１１０とからなる二重構造をなし、かつ、この大径側のボディ１１０に前記メインノズル１３０が装着される構造を有する。このため、部品点数が多く、また、その小型化、特に径方向についての小型化はきわめて難しい。

従って、このサンドブラスターを一般の家庭内に普及させることは困難であり、また施設において使用する場合にも１台のサンドブラスターを数人の利用者が共有しなければならないのが現状である。また、外径が大きいために細かい作業には不向きであり、例えば筆記具感覚で使用して微細な模様を被加工物に彫り込むといったことは事実上困難である。

本考案は、このような事情に鑑み、サンドブラスターの大幅な小型化及び低廉化を実現し、その用途を拡大することが可能な技術の提供を目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本考案は、圧縮空気と加工用粒体との混合流体を被加工物に吹付けることにより当該被加工物を加工するためのサンドブラスターであって、前記混合流体を噴出させるための噴出孔を囲む外部ノズルと、前記外部ノズルが囲む噴出孔にその軸方向に沿って圧縮空気を導入するとともに、この圧縮空気の流れにより生ずる負圧で当該圧縮空気に前記加工用粒体を混入させる混合流体供給部材とを備え、前記混合流体供給部材は、単一の筒状部材により構成されるとともに、その軸方向の先端側から順に、前記外部ノズルが装着されるノズル装着部と、このノズル装着部に装着される外部ノズルの上流側で前記圧縮空気と前記加工用粒体とを混合させるための空間を囲む混合室と、この混合室を通じて前記外部ノズルの噴出孔内に前記圧縮空気を吹き込むための吹き込み孔を囲む内部ノズル部と、この内部ノズル部の吹き込み孔よりも大きな内径を有し、当該吹き込み孔に圧縮空気を導入するための圧縮空気導入路を囲む圧縮空気導入部とを一体に有し、前記混合室は、前記混合流体供給部材の径方向に開口する加工用粒体導入口が形成された側壁を有し、前記内部ノズル部の吹き込み孔は、前記噴出孔と同軸の位置にあり、かつ、当該噴出孔の孔径以下の孔径を有し、前記内部ノズル部の先端は、この内部ノズル部からの圧縮空気の噴射により前記混合室内に負圧が発生するように前記加工用粒体導入口の後端よりも前方に突出しているものである。

このサンドブラスターでは、圧縮空気と加工用粒体との混合及び外部ノズルへの供給の双方が、単一の筒状部材である混合流体供給部材の内部で行われ、かつ、この混合流体に前記外部ノズルが装着されるので、構造全体の著しい簡素化及び小型化（特に径方向の寸法の短縮）を図りながら、従来のサンドブラスターと同様に高圧の混合流体を被加工物に吹付けることができる。

具体的に、前記混合流体を構成するための圧縮空気は、前記混合流体供給部材の圧縮空気導入路から内部ノズル部及び混合室を通じて、当該混合流体供給部材に装着される外部ノズルの噴出孔に吹き込まれる。このとき、前記内部ノズル部の先端が前記混合室の加工用粒体導入口の後端よりも前方に突出していることにより、当該内部ノズル部からの圧縮空気の噴射により混合室内に負圧が生じる。この負圧は、前記加工用粒体導入口から加工用粒体（例えば砂）を混合室内に引き込み、この加工用粒体は前記混合室内で前記圧縮空気と混合して当該圧縮空気とともに混合流体として外部ノズル部から被加工物に吹付けられる。

従って、このサンドブラスターでは、従来のように空気噴射管のさらに外側に混合室形成用のボディを配置する必要がなく、小径の構造で混合流体の形成及び噴出を実現することができる。

より具体的には、前記混合室及び前記ノズル装着部が、互いに共通する直径であって前記外部ノズルが嵌入可能な直径をもつ円筒状の内周面を有する円筒状部分で構成され、この円筒状部分のうちその内側に嵌入される外部ノズルの後端よりも後方の部分が前記混合室を形成するものが、好適である。

この構造では、一定の内径をもつ円筒状部分に外部ノズルを嵌入するだけの簡素かつ小径の構造で、当該外部ノズルと前記混合流体供給部材との連結と、当該外部ノズルの後方における混合室の形成とを同時に実現することができる。

また、前記外部ノズルの後部には、その後端に向かうに従って前記噴出孔が拡径する拡径部が形成され、この拡径部に向かって前記内部ノズル部から前記圧縮空気が吹き込まれることが、より好ましい。この構造は、前記内部ノズル部から前記噴出孔への圧縮空気の導入をより確実にする。

また、本考案は、前記外部ノズル及び前記混合流体供給部材に加え、当該混合流体供給部材の圧縮空気導入路に圧縮エア供給管を接続しかつ前記混合流体供給部材の加工用粒体導入口に加工用粒体供給管を接続しながら当該混合流体供給部材を保持するボディをさらに備えるのがよい。このボディは、前記混合流体供給部材を保持しつつ、当該混合流体供給部材内での圧縮空気と加工用粒体との混合を可能にする。

以上のように、本考案に係るサンドブラスターによれば、単一の筒状部材からなる混合流体供給部材に外部ノズルを装着するだけの簡素かつ小型の構造で、圧縮空気と加工用粒体との混合を行い、かつ、その混合流体を被加工物に吹付けることができる。これにより、当該サンドブラスターの普及が容易となり、また、細かい除去加工作業が可能となってその用途が大幅に拡大される。

本考案の好ましい実施の形態を、図１〜図６を参照しながら説明する。

図１及び図２は、この実施の形態に係るサンドブラスターＳＢを示す。このサンドブラスターＳＢは、ボディ１０と、このボディ１０に保持される混合流体供給部材２０と、この混合流体供給部材２０に装着される外部ノズル３０とを備える。前記混合流体供給部材２０は圧縮空気と加工用粒体の供給を受け、両者を混合した混合流体を外部ノズル３０に供給する。外部ノズル３０はこの混合流体を所定の被加工物に吹付ける。

前記ボディ１０は、その後ろ側から順に、作業者により保持される取手部１２と、前記混合流体供給部材２０が装着される本体部１４と、ボトル装着部１６とを一体に有する。

前記本体部１４は、この本体部１４に装着された混合流体供給部材２０に圧縮空気を導入するための空気導入路を内部に有する。さらに、この本体部１４には、配管接続部１５と、切換弁１８とが設けられている。配管接続部１５は、圧縮空気供給管５０の一方の端部５２に接続され、他方の端部は圧縮空気供給源（コンプレッサまたは圧縮空気貯留缶）に接続されている。前記切換弁１８は、前記空気導入路の途中に位置し、外部からの操作を受けることにより、前記配管接続部１５から前記混合流体供給部材２０への圧縮空気の供給を許容する位置と遮断する位置とに切換えられる。

前記ボトル装着部１６は、加工用粒体６０（図３）を貯留する粒体ボトル６２（図１及び図２）に装着される。このボトル装着部１６は円筒状をなし、その内周面に雌ねじ１７が刻まれている。一方、前記粒体ボトル６２の上端外周面には雄ねじ６４が形成され、この雄ねじ６４と前記雌ねじ１７との螺合により前記ボトル装着部１６が前記粒体ボトル６２の上端開口を塞ぐように当該粒体ボトル６２に装着される。

前記粒体ボトル６２内には加工用粒体供給管６６が挿入され、この加工用粒体供給管６６が前記ボトル装着部１６に保持されている。具体的には、前記ボトル装着部１６にその天壁を上下方向に貫通するようにアダプタ６８が装着され、このアダプタ６８によって前記加工用粒体供給管６６の上端が保持されている。

前記混合流体供給部材２０は、例えば金属材料からなる単一の筒状部材より構成される。この混合流体供給部材２０は、その軸方向の先端側から順に、ノズル装着部２８と、混合室２６と、内部ノズル部２４と、圧縮空気導入部２２とを一体に有し、前記ノズル装着部２８に前記外部ノズル３０が装着される。

前記外部ノズル３０は、その中心軸上に小径の噴出孔３２を囲む略円筒状をなす。前記噴出孔３２の後端部は、その後端に向かうに従って内径が拡大する拡径部３４を形成している。また、当該外部ノズル３０の軸方向中間部位には他の部位の外周面よりも径方向外側に突出する鍔部３６が形成されている。

この外部ノズル３０が装着されるノズル装着部２８及びその後方の混合室２６は、共通の内径をもつ（すなわち軸方向に均一な内周面をもつ）円筒状部分により構成されている。この円筒状部分は先端側に開口し、この開口から前記外部ノズル３０が所定深さだけ（すなわちその鍔部３６が混合流体供給部材２０の先端面に当接する深さまで）嵌入される。そして、この円筒状部分のうち、前記外部ノズル３０が嵌入された深さ領域の部分が前記ノズル装着部２８を構成し、それよりも後方の部分が前記混合室２６を構成している。すなわち、この混合室２６は、前記外部ノズル３０の後方の空間２５を囲む円筒状の側壁により構成される。

前記空間２５は、後述のように前記圧縮空気と前記加工用粒体６０とを混合するためのものである。前記混合室２６の側壁の下部には、当該側壁を径方向（図では上下方向）に貫通して前記空間２５に通ずる加工用粒体導入口２７が形成されている。この加工用粒体導入口２７は、この実施の形態では円形状をなし、当該加工用粒体導入口２７に前記加工用粒体供給管６６の上端を接続するように、当該供給管６６を前記アダプタ６８が保持している。

前記外部ノズル３０は、この実施の形態では、前記嵌入に加えて図１及び図２に示されるノズル固定金具４０を用いて前記混合流体供給部材２０に固定されている。このノズル固定金具４０は、その内側に前記外部ノズル３０が挿通可能でかつ当該外部ノズル３０の鍔部３６を前方から押え込むことが可能な形状を有する。そして、このノズル固定金具４０の後部内周面に形成された雌ねじ４２が前記ノズル装着部２８の外周面に形成された雄ねじ２９に螺合されることにより、当該ノズル固定金具４０及びその内側の外部ノズル３０が前記ノズル装着部２８に固定される。

前記外部ノズル３０の嵌入深さは、前記外部ノズル３０の後端が前記加工用粒体導入口２７の前端とほぼ合致するように設定されるのが好ましい。この実施の形態では、図４に示されるように前記外部ノズル３０の後端が前記加工用粒体導入口２７の前端よりも寸法δ_１だけ後方に突出するように、前記嵌入深さが設定されている。

前記混合流体供給部材２０の圧縮空気導入部２２は、後端に向かって開口する圧縮空気導入路２１を囲む円筒状をなし、前記本体部１４に設けられた前後方向の挿入孔１３内に挿入される。この挿入により、当該圧縮空気導入部２２が前記本体部１４に保持されるとともに、当該本体部１４内に形成された前記空気導入路に前記圧縮空気導入路２１が連通される。この圧縮空気導入路２１は、前記圧縮空気供給源から前記空気導入路に供給される圧縮空気を前記内部ノズル部２４に導入するためのものであり、その前端部は当該内部ノズル部２４に向かうに従って縮径する縮径部２１ａとなっている。また、前記圧縮空気導入部２２と前記本体部１４との間にはシール部材４４が介在している。

前記内部ノズル部２４は、前記圧縮空気導入路２１を通じて導入される圧縮空気を前記ノズル装着部２８に装着された外部ノズル３０の噴出孔３２に前記空間２５を通じて吹き込むためのもので、当該圧縮空気導入路２１と前記混合室２６内の空間２５とを隔てる隔壁により構成され、その中心軸上に当該隔壁を前後方向に貫通する吹き込み孔２３が形成されている。この吹き込み孔２３は、前記外部ノズル３０の噴出孔３２と同軸となる位置に形成され、当該吹き込み孔２３の内径ｄ_２は、当該噴出孔３２の内径ｄ_１と同等もしくはそれよりも小さく設定されている。

さらに、この内部ノズル部２４の中央部分すなわち前記吹き込み孔２３を取り巻く部分は、他の部分（周辺部分）よりも前側（外部ノズル３０側）に突出しており、その前端２４ａは前記加工用粒体導入口２７の後端よりも寸法δ_２（図４）だけ前方に位置している。

次に、このサンドブラスターＳＢの作用を説明する。

図略の圧縮空気供給源から圧縮空気供給管５０を通じてボディ１０の本体部１４に圧縮空気が供給される状態で、当該本体部１４の切換弁１８が開かれると、前記圧縮空気は混合流体供給部材２０の圧縮空気導入路２１を通じて内部ノズル部２４に導かれ、この内部ノズル部２４が囲む小径の吹き込み孔２３から外部ノズル３０の噴出孔３２（この実施の形態では拡径部３４）に向けて吹き込まれる。

前記内部ノズル部２４の前端２４ａは前記加工用粒体導入口２７の後端よりも寸法δ_２だけ前方に突出しているので、この内部ノズル部２４からの前記圧縮空気の噴射に伴って混合室２６内には負圧が発生する。この負圧は、粒体ボトル６２内に収容される砂等の加工用粒体６０を加工用粒体供給管６６を通じて空間２５内に引き上げ、前記内部ノズル部２４から噴射される圧縮空気に混入させる。従って、外部ノズル３０が囲む噴出孔３２内には前記圧縮空気と前記加工用粒体６０との混合流体が吹き込まれ、この混合流体が当該噴出孔３２から被加工物に向けて吹付けられる。

このサンドブラスターＳＢでは、単一の筒状部材からなる混合流体供給部材２０に直接外部ノズル３０が装着され、かつ、この外部ノズル３０の後方に混合用空間２５を形成する混合室２６、この混合室２６から前記外部ノズル３０に圧縮空気を吹き込むための内部ノズル部２４、およびこの内部ノズル部２４に圧縮空気を導入するための圧縮空気導入部２２が全て前記混合流体供給部材２０に一体に形成されているので、前記図７に示されるような従来の二重管構造をもつサンドブラスター１００に比べ、構造全体が著しく簡素化され、かつ、その大幅な小型化（特に径方向寸法の削減）が実現される。その結果、例えば筆記具感覚で当該サンドブラスターＳＢを把持しながら微細な加工作業を行うといったことも可能となる。

図６は、当該サンドブラスターＳＢの使用例として、小さな素材７０の表面に微細な模様を彫り込むための工程を示したものである。同図において、まず素材７０の加工面７０ａが水洗いされ、クリーナー等でクリーニングされた後、当該加工面７０ａにレジストシート７２が貼り付けられる（図６（ａ））。次に、前記レジストシート７２にペン等で模様が書き込まれ、もしくは、模様を模った型紙を前記レジストシート７２に貼着された後、その模様に沿って前記レジストシート７２がカッタ７４等でカットされる（同図（ｂ））。そして、そのカットされたレジストシート７２の部分が除去された後（同図（ｃ））、その除去により露出した加工面７０ａに対して前記サンドブラスターＳＢにより加工が施される（同図（ｄ））。この加工後、前記レジストシート７２を剥がすことにより、作品が完成する（同図（ｅ））。

なお、前記サンドブラスターＳＢによる作業が、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すような専用のキャビネット８０の内部で行われることにより、周囲への粉塵等の飛散を防ぎながら円滑に作業を進めることが可能になる。

このキャビネット８０は、薄肉の透明材料で袋状に成形されたもので、その中に空気が封入されることにより図示の形状を保つ。このキャビネット８０は、上方に開口する容器状の本体８２と、その開口を開閉するために前記本体８２に着脱される蓋８４とを有する。前記本体８２には、サンドブラスターＳＢにつながる圧縮空気供給管５０を挿通するための挿通孔８３が設けられるとともに、手を挿入するための挿入口を囲む左右一対の鍔つき円筒状のアタッチメント８６が貫設され、これらのアタッチメント８６が囲む挿入口を本体８２の内側から塞ぐように当該アタッチメント８６にそれぞれゴム手袋８８の手首側周縁部が固着されている。

このキャビネット８０内に前記素材７０を入れ、前記ゴム手袋８８に手を挿入して当該キャビネット８０内でサンドブラスターＳＢを把持しながら前記素材７０の加工作業を行えば、周囲への粉塵等の飛散を防ぎながら当該キャビネット８０内で加工作業を円滑に行うことができる。

図１〜図４に示されるサンドブラスターＳＢの各寸法が次の範囲内で設定される。

混合流体供給部材２０の後端から外部ノズル３０の前端までの長さ：３０〜５０ｍｍ
圧縮空気導入部２２の外径：７〜９ｍｍ
外部ノズル３０の直径（混合室２６の内径）：３〜４ｍｍ
加工用粒体導入口２７の直径：３〜５ｍｍ
外部ノズル３０における噴出孔３２の径ｄ_１：１〜１．５ｍｍ
内部ノズル部２４における吹き込み孔２３の径ｄ_２：１〜１．５ｍｍ（≦ｄ_１）
加工用粒体導入口２７の前端からの外部ノズル３０の後端の突出寸法δ_１：０〜２ｍｍ
前記導入口２７の後端からの内部ノズル部前端２４ａの突出寸法δ_２：１〜２ｍｍ
拡径部３４の中央部の深さδ_３：１〜３ｍｍ
前記各寸法の具体的な数値、特に前記寸法ｄ_１，ｄ_２，δ_２の数値は、圧縮空気の設定圧（噴射圧）や加工用粒体６０の粒径等に基いて前記範囲内で最適なものが選定される。当該設定圧としては、最大で０．３５Ｍｐａ、当該粒径は番手で♯１２０〜♯２２０程度に設定するのがよい。

本考案の実施の形態に係るサンドブラスターの分解正面図である。 前記サンドブラスターの一部断面正面図である。 前記サンドブラスターの混合流体供給部材及び外部ノズルを示す断面正面図である。 前記サンドブラスターの要部を示す断面正面図である。 （ａ）〜（ｅ）は前記サンドブラスターを用いて行われる工程の一例を示す図である。 （ａ）は前記サンドブラスターによる作業に用いられるキャビネットの例を示す斜視図、（ｂ）は当該キャビネットの使用状態を示す斜視図である。 従来のサンドブラスターを示す断面正面図である。

符号の説明

ＳＢ サンドブラスター
１０ ボディ
２０ 混合流体供給部材
２１ 圧縮空気導入路
２２ 圧縮空気導入部
２３ 吹き込み孔
２４ 内部ノズル部
２４ａ 内部ノズル部の前端
２５ 空間
２６ 混合室
２７ 加工用粒体導入口
２８ ノズル装着部
３０ 外部ノズル
３２ 噴出孔
３４ 拡径部
５０ 圧縮空気供給管
５２ 端部
６０ 加工用粒体
６２ 粒体ボトル
６６ 加工用粒体供給管
６８ アダプタ

Claims (4)

1. 圧縮空気と加工用粒体との混合流体を被加工物に吹付けることにより当該被加工物を加工するためのサンドブラスターであって、
   前記混合流体を噴出させるための噴出孔を囲む外部ノズルと、
   前記外部ノズルが囲む噴出孔にその軸方向に沿って圧縮空気を導入するとともに、この圧縮空気の流れにより生ずる負圧で当該圧縮空気に前記加工用粒体を混入させる混合流体供給部材とを備え、
   前記混合流体供給部材は、単一の筒状部材により構成されるとともに、その軸方向の先端側から順に、前記外部ノズルが装着されるノズル装着部と、このノズル装着部に装着される外部ノズルの上流側で前記圧縮空気と前記加工用粒体とを混合させるための空間を囲む混合室と、この混合室を通じて前記外部ノズルの噴出孔内に前記圧縮空気を吹き込むための吹き込み孔を囲む内部ノズル部と、この内部ノズル部の吹き込み孔よりも大きな内径を有し、当該吹き込み孔に圧縮空気を導入するための圧縮空気導入路を囲む圧縮空気導入部とを一体に有し、
   前記混合室は、前記混合流体供給部材の径方向に開口する加工用粒体導入口が形成された側壁を有し、
   前記内部ノズル部の吹き込み孔は、前記噴出孔と同軸の位置にあり、かつ、当該噴出孔の孔径以下の孔径を有し、
   前記内部ノズル部の先端は、この内部ノズル部からの圧縮空気の噴射により前記混合室内に負圧が発生するように前記加工用粒体導入口の後端よりも前方に突出していることを特徴とするサンドブラスター。
2. 請求項１記載のサンドブラスターにおいて、
   前記混合室及び前記ノズル装着部は、前記外部ノズルが嵌入可能な直径を有する円筒状の内周面をもつ円筒状部分で構成され、この円筒状部分のうちその内側に嵌入される外部ノズルの後端よりも後方の部分が前記混合室を形成することを特徴とするサンドブラスター。
3. 請求項１または２記載のサンドブラスターにおいて、
   前記外部ノズルの後部には、その後端に向かうに従って前記噴出孔が拡径する拡径部が形成され、この拡径部に向かって前記内部ノズル部から前記圧縮空気が吹き込まれることを特徴とするサンドブラスター。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のサンドブラスターにおいて、
   前記混合流体供給部材の圧縮空気導入路に圧縮エア供給管を接続しかつ前記混合流体供給部材の加工用粒体導入口に加工用粒体供給管を接続しながら当該混合流体供給部材を保持するボディをさらに備えることを特徴とするサンドブラスター。

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